CC BY
49ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СРЕДСТВ КОМПЛЕКСНОГО УПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЕМ РАСТЕНИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
КУЛЬТУР
Макаренков Д.А., Глушко А.Н., Убаськина Ю.А., Поплевин Д.С.
НИЦ «Курчатовский институт »-ИРЕА, г. Москва E-mail: office@irea.org.ru
DOI 10.24411/2308-6920-2019-16030
В век динамично развивающихся и взаимно дополняющих друг друга науки и технологии особенно важным становится применение результатов научных исследований и продуктов инновационных технологий на практике, особенно внедрение научно-технических достижений в отраслях, требующих принципиально новых подходов для качественного скачка, в частности в сельском хозяйстве [1].
Одним из самых передовых направлений в научной среде и в сфере новых технологий, относящихся к данной отрасли, является агробиофотоника. Ее целью является изучение природы и механизмов фотосинтетического аппарата растений, как комплексного процесса взаимодействия радиации светового излучения с их генетической и биохимической подсистемами, являющегося значимым фактором, улучшающим эффективность роста, развития и адаптационные возможности растений, прежде всего культивируемых в искусственных условиях, а актуальной задачей -разработка технологических основ создания средств комплексного управления развитием растений, обеспечивающих повышение производительности сельскохозяйственных культур.
Комплексное управление развитием растений, обеспечивающих повышение урожайности и качества сельскохозяйственных культур, предполагает, в первую очередь, комфортный для развития растений вегетационный период. В настоящее время, благодаря инновационным технологиям, период вегетации можно контролировать. Для этого используется светотрансформирующие материалы, позволяющий сформировать фактически любой спектр для конкретной культуры и фазы ее развития. Известно, что, помимо традиционно упоминаемых пигментов хлорофилла с пиками поглощения в диапазоне 400-500 нм и 650-700 нм, на процессы роста также влияют вспомогательные пигменты из семейства светособирающих фикобилипротеинов. Самое большое количество хлорофилла вырабатывается при синем свете, меньшее - при белом и красном, самое меньшее - при зеленом свете и в тени. При разном свете, соотношение хлорофилла A и B также не одинаковое. Самая большая разница в соотношении А и B при желтом и синем свете. Красный свет способствует большой выработке хлорофилла типа A. Для светолюбивых растений подходит синий свет, для тенелюбивых растений подходит красный свет [2]. Для комплексного управления процессом развития растений могут применяться пленки, краски и аэрозоли, содержащие люминофоры, способные преобразовывать ультрафиолет в узкополосное люминесцентное излучение.
НИЦ «Курчатовский институт» - ИРЕА располагает возможностью и опытом получения светотрансформирующих материалов, а также их испытанием в полевых условиях. Ранее в Институте была получена светотрансформирующая пленка, содержащая люминофор «Орлюм красный 630Т» [3]. Люминофор способен поглощать большую часть видимого излучения, испускаемого солнцем и преобразовывать его в красное излучение. Максимум люминесценции этого люминофора расположен при 630 нм, а квантовый выход близок к 100%. «Орлюм красный 630Т» имеет высокую фотоустойчивость. В период испытаний пленки с люминофором «Орлюм красный 630Т» достигнуто повышение урожайности перца на 30,9%, увеличение массы растений (посадочного материала ив, тополей, лиственниц) на 40-80 %, сокращение срока созревания огурцов на 10-12 дней.
Также комплексное управление развитием растений невозможно без применения специальных питательных растворов пролонгированного действия. Это, как правило, различные формы некорневых подкормок растений, содержащие необходимые для роста и развития растений микроэлементы в хелатной форме. Хелаты микроэлементов обладают рядом ценных свойств: практически не токсичны, хорошо растворимы в воде, обладают высокой устойчивостью (не изменяют своих свойств) в широком диапазоне кислотности (значений рН), хорошо адсорбируются на поверхности листьев и в почве, длительное время не разрушаются микроорганизмами, хорошо сочетаются с различными пестицидами. Комплексоны (ДТПА, ОЭДФ, ЭДТА), при внесении их в
68 №6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru
почву способствуют переводу недоступных микроэлементов в биологически активную форму. Хелаты микроэлементов являются водорастворимыми, в отличие от минеральных солей, практически не закрепляются в почвенном поглощающем комплексе (ППК) и длительное время остаются доступными для растений.
В настоящее время НИЦ «Курчатовский институт» проводит испытания созданных ранее инновационных питательных растворов пролонгированного действия - «Хелатон Экстра», «Хелат цинка», «Хелат железа», «Тиатон».
Совместно с ФГБНУ ВНИИКХ им. А.Г. Лорха, сотрудниками НИЦ «Курчатовский институт» - ИРЕА при поддержке Государственного университета по землеустройству на протяжении многих лет проводятся успешные агрохимические исследования получаемых жидких комплексных удобрений в разных почвенно-климатических зонах и на различных сельскохозяйственных культурах (картофель, топинамбур и др.). 3-годичные испытания препаратов «Хелатон Экстра» и «Тиатон» на картофеле сорта «Колобок» показали, что только за счет использования препарата «Хелатон Экстра» в вегетационный период урожайность может быть увеличена на 13,5%, а товарность клубней - до 97,5%. При использовании органического серосодержащего препарата «Тиатон» может быть достигнуто повышение урожайности на 14,2%, а товарность клубней может быть увеличена до 97,5%.
Агрохимические исследования проводятся также совместно с ФГУП «ПАО «Массандра» и ФГБУН «ВННИИВиВ «Магарач» РАН». Данные исследования нацелены на исследование влияния различных микроэлементов в хелатной форме на рост, развитие, урожайность и качество винограда, а также на оценку эффективности применения биологически активных комплексонатов железа для предупреждения развития неинфекционного хлороза винограда, с применением разработанных в Институте препаратов микроэлементов «Хелатон Экстра», «Хелат железа». После испытаний в вегетационный период 2018 г. на промышленных участках ценных технических сортов Каберне -Совиньон и Алиготе Южнобережной зоны виноградарства Крыма препарата «Хелатон Экстра» было обнаружено увеличение урожайности винограда на 15,9%, увеличение содержания сахара на 4%, препарата «Хелат железа» - повышение урожайности винограда - на 6 ц/га, увеличение содержания сахара - на 7%. Также ведутся совместные работы с Российским государственным аграрным университетом - МСХА имени К.А. Тимирязева. Работы посвящены изучению влияния разработанных препаратов на рост, развитие, урожайность и потребительские свойства льна. В вегетационный период 2018 г. применение препарата «Хелатон Экстра» привело к повышению урожайности льносоломки на 2,2 ц/га на сорте Альфа, тресты на 2,4-4,4 ц/га, волокна 1,3-1,7 ц/га, семян до 0,5 ц/га. При применении «Хелата цинка», к которому лен наиболее чувствителен, урожайность льносоломки увеличилась на 5-5,9 ц/га, тресты на 2,7-5,5 ц/га, волокна 1,1-1,5 ц/га, семян
0.6.0,8 ц/га относительно контроля на льне-долгунце в среднем по 2-м сортам.
Кроме того, комплексное управление развитием растений, обеспечивающих повышение урожайности и качества сельскохозяйственных культур невозможно без аналитического сопровождения, в частности, контроля роста и развития растений в период вегетации. НИЦ «Курчатовский институт» - ИРЕА является единственным предприятием в Российской Федерации, аккредитованным Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии в качестве органа по сертификации в системе ГОСТ Р по химическим реактивам, особо чистым веществам и химической продукции. Институт располагает определенным опытом в проведении аналитических исследований и материальной базой для их проведения, успешно сотрудничая с крупными предприятиями, такие, как Погарская картофельная фабрика, ПАО «Акрон», АО «Апатит», Буйский химический завод. Например, для Буйского химического завода была проведена апробация спектрофотометрического метода определения устойчивости хелатного соединения в средах с различным рН.
Таким образом, можно сделать вывод, что комплексное управление развитием растений, обеспечивающих повышение урожайности и качества сельскохозяйственных культур может осуществляться путем создания и применения специальных средств - светотрансформирующих материалов, способных определять длительность периода вегетации, а также количество и качество попадающего на растения излучения, питательных растворов пролонгированного действия, а также аналитического контроля in situ роста и развития растений. Литература
1. Глушко А.Н. Материалы с заданными свойствами на переходе к новому технологическому укладу: химические технологии. Сб. материалов I научно-технической конф. М.: НИЦ «Курчатовский институт»-ИРЕА, 16-17(2018)
2. Спектры в агрофотонике. URL:https://aurora-leds.ru/materia]/spektry-v-agrofotonike/. Дата обращения: 22.05.19.
3. Красовицкий БМ, Болотин Б.М., М. (1984)
№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019»
www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru 69
